一种光纤液位测量装置及方法与流程

文档序号:11130852阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种光纤液位测量装置,其特征在于,包括一号激光器(1)、二号激光器(16)、光纤耦合器(2)、一号偏振控制器(3)、二号偏振控制器(10)、一号电光调制器(4)、二号电光调制器(12)、一号掺铒光纤放大器(6)、二号掺铒光纤放大器(17)、微波源(11)、任意函数发生器(5)、一号环行器(7)、二号环行器(13)、光纤布拉格光栅(14)、光隔离器(15)、传感光纤(19)、自加热式光纤(20)、光电探测器(8)、数据采集卡(9)和功率计(18);

一号激光器(1)的光信号输出端与耦合器(2)输入端连通,耦合器(2)的两个光信号输出端分别与一号偏振控制器(3)和二号偏振控制器(10)连通,一号偏振控制器(3)与一号电光调制器(4)的光信号输入端连通,一号电光调制器(4)同时与任意函数发生器(5)和一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输入端连通,一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输出端与一号环行器(7)的一号光信号端口(7-1)连通,环行器(7)的三号光信号端口(7-3)与光电探测器(8)连通,光电探测器(8)的输出端口与数据采集卡(9)连通,环行器(7)的二号光信号端口(7-2)与传感光纤(19)的一端连通;二号偏振控制器(10)与二号电光调制器(12)的光信号输入端连通,二号电光调制器(12)同时与微波源(11)和环行器(13)的一号光信号端口(13-1)连通,环行器(13)的二号光信号端口(13-2)与光纤布拉格光栅(14)连通,环行器(13)的三号光信号端口与光隔离器(15)的光信号输入端口连通,光隔离器(15)的光信号输出端口与传感光纤(19)的另一端连通;二号激光器(16)的光信号输出端与二号掺铒光纤放大器(17)的输入端口连通,二号掺铒光纤放大器(17)的光信号输出端与自加热式光纤(20)的一端连通,自加热式光纤(20)的另一端与功率计(18)连通,传感光纤与自加热式光纤平行接触。

2.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述一号激光器(1)采用窄线宽光纤激光器,工作波长为1550nm,二号激光器(16)采用半导体激光器,输出波长为1550nm的连续光。

3.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述光经过一号电光调制器(4)调制为消光比大于40dB的脉冲泵浦光,一号偏振控制器(3)调节进入电光晶体的偏振态与晶体偏振态一致;所述光经过二号电光调制器(12)进行频率调制,产生上下两个边带与载波之间的频率间隔等于传感光纤的布里渊频移,由微波源(11)控制。

4.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述光纤布拉格光栅的3dB带宽为0.03nm,用于滤出下边带作为探测光。

5.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述二号掺铒光纤放大器(17)输出功率最大可达2W。

6.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述传感光纤(19)为一段熊猫型保偏光纤,在25℃时其布里渊频移为10.88GHz。

7.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述自加热式光纤(20)为一段衰减系数为20dB/m的纤芯掺杂稀有金属钴和锗的单模光纤。

8.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述传感光纤(19)与自加热式光纤(20)之间使用胶水粘贴在一起,用以加热传感光纤。

9.一种光纤液位测量方法,其特征在于,采用一号激光器(1)作为光源,一号激光器(1)输出的光经过耦合器(2)被分为上中两路分别提供泵浦光和探测光;一号激光器(1)为窄线宽光纤激光器工作波长为1550nm,泵浦光经高消光比一号电光调制器(4),通过任意函数发生器(5)驱动调制出消光比大于40dB的脉冲泵浦光,并由一号掺铒光纤放大器(6)放大后入射至传感光纤(19);中路光经过加载微波源(11)的二号电光调制器(12)调制出上下两个边带,边带和载波之间的频率间隔与传感光纤的布里渊频移相同,由加载的微波信号频率控制,然后经一个3dB带宽为0.03nm的光纤布拉格光栅(14)滤波,滤出下边带作为探测光与泵浦光在传感光纤中发生受激布里渊散射作用,放大后的探测光通过一号环行器(7)发射到光电探测器(8),通过数据采集卡(9)采集信号,通过对传感光纤(19)各点布里渊增益谱的测量得到各点布里渊频移量;下路光由二号激光器(16)作为加热光源经二号掺铒光纤放大器(17)放大后进入自加热式光纤(20),用于对传感光纤(19)加热;所述二号激光器为半导体激光器,输出波长为1550nm的连续光;将传感光纤浸入待测液体中,由于液体和空气的热扩散速度不同,在二者的交界面会形成一个温度的突变点;通过扫频获得传感光纤各位置处的布里渊频移,由于光纤的布里渊频移与温度之间具有线性关系,温度的突变即反映为该位置上布里渊频移的突变;测出光纤上布里渊频移的突变位置即为液面所处的位置。

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